某水庫大壩工程中的難點(diǎn)分析及應(yīng)對措施研究

康明敏+李小萌

摘要：本文以成都市某水庫主壩工程施工為例，該水庫周邊地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，混凝土面板壩施工質(zhì)量要求高、施工工期緊、影響因素多。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際的勘查并結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范，研究在混凝土面板堆石壩工程中所遇到的難點(diǎn)，并提出一套適合該工程的應(yīng)對措施，可為類似水庫主壩工程的施工設(shè)計(jì)提供一定的借鑒作用。

Abstract： In this paper， the main dam construction of a reservoir in Chengdu is taken as an example. The surrounding geological environment of the reservoir is complex， and it has a high demand for the construction quality of concrete face dam， the construction period is tight and there are many influencing factors. According to the actual investigation and combined with the relevant technical specifications， the difficulties encountered in the concrete face rockfill dam project are studied， and a set of suitable measures are proposed to provide reference for the construction design of the main dam project of similar reservoir.

關(guān)鍵詞：主壩；堆石壩；難點(diǎn)分析；措施

Key words： main dam；rockfill dam；difficulty analysis；measure

中圖分類號：0TV698.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0100-03

1 工程及地質(zhì)概況

該水庫位于岷江一級支流-西河上游的文井江山區(qū)河段，壩址（下壩址）位于四川省成都市崇州市懷遠(yuǎn)鎮(zhèn)青峰嶺社區(qū)境內(nèi)青峰嶺大橋上游約1.3km處。壩址距上游（庫尾）文井江鎮(zhèn)約10km，距下游懷遠(yuǎn)鎮(zhèn)約7km，距崇州市約29km，距都江堰市約38km，距成都市區(qū)約72km。水庫總庫容17141萬m3，正常蓄水位763.00m，相應(yīng)庫容16312萬m3，水庫設(shè)計(jì)洪水位764.33m，校核洪水位764.85m，最大下泄流量2805m3/s，正常運(yùn)行死水位727.00m，相應(yīng)庫容4928萬m3，最低運(yùn)行死水位695.00m，相應(yīng)死庫容719萬m3，調(diào)洪庫容829萬m3，興利庫容11384萬m3，應(yīng)急備用庫容4209萬m3。

工程位于龍門山斷裂帶內(nèi)的中央斷裂與山前斷裂之間，且靠近前山斷裂，屬龍門山強(qiáng)烈活動斷裂構(gòu)造區(qū)[1]。場址區(qū)不存在區(qū)域性活動斷裂構(gòu)造。工程區(qū)地震動峰值加速度為0.15g，對應(yīng)的地震基本烈度為VII度，工程場地區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。工程所在西河流域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，又處于鹿頭山暴雨區(qū)向青衣江暴雨區(qū)的過渡帶。具有氣候溫和、濕潤多雨、四季分明、春秋短、冬夏長、日照偏少、無霜期較長等特點(diǎn)。降雨量具有年際變化大，年內(nèi)分配極不均勻的特點(diǎn)，雨量主要集中在汛期6～9月，每年夏秋暴雨頻繁，大暴雨一般都具有強(qiáng)度大、歷時(shí)短的特點(diǎn)。

2 施工重難點(diǎn)分析及對策

2.1 大壩施工特點(diǎn)

①混凝土面板壩施工質(zhì)量要求高、施工工期緊、影響因素多。

混凝土面板堆石壩最大壩高123.0m，對基礎(chǔ)和壩體施工質(zhì)量要求高。大壩填筑計(jì)劃在從第三年1月開始壩體填筑，第三年9月底壩體全斷面上升至695.0m高程，壩體填筑平均高峰強(qiáng)度23.8萬m3/月，月平均上升高度5.7m，第四年6月底壩體全斷面填筑至壩頂浪墻基礎(chǔ)高程764m高程，壩體填筑平均高峰強(qiáng)度23.5萬m3/月，月平均上升高度7.7m，且受到多個(gè)雨季的影響，壩體的連續(xù)、高強(qiáng)度、快速施工，對壩體填筑施工質(zhì)量提出了更高的要求。

②壩址地形陡峻，邊坡安全控制要求高。

大壩位于呈“V”型峽谷，谷底寬約30～45m，河床高程658～662m，枯水期河水面寬6～30m，水深約0.3～2m。壩址區(qū)左岸邊坡上陡下緩，上部為陡崖，坡角局部達(dá)60～80°，下部為階梯狀斜坡，坡角一般30～45°，最大自然坡高約130m。右岸岸坡為階梯狀斜坡，坡角一般3～32°，局部陡坎達(dá)50～70°，下部為II級階地。道路布置困難，其中左岸強(qiáng)風(fēng)化帶表層巖體結(jié)構(gòu)松弛，較破碎，施工過程中高邊坡穩(wěn)定問題突出。

2.2 大壩施工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

①壩體填筑是本工程的重中之重。

李家?guī)r面板堆石壩最大壩高123m，壩軸線全長373m，壩體填筑工程總量為413.2萬m3。面板堆石壩是樞紐工程的關(guān)鍵項(xiàng)目，壩體填筑施工質(zhì)量控制是施工的重中之重。

本工程壩體填筑施工強(qiáng)度高，上壩道路通行量大，填筑持續(xù)時(shí)間較長。合理規(guī)劃各期填筑道路是確保填筑強(qiáng)度、控制工程進(jìn)度與施工成本的關(guān)鍵。

合理進(jìn)行壩體填筑時(shí)段安排，在滿足控制性節(jié)點(diǎn)工期的前提下，盡量做到均衡生產(chǎn)。

②混凝土面板堆石壩變形控制、混凝土面板防裂是本工程施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

李家?guī)r水庫面板堆石壩最大壩高123m，最長面板為221m，面板寬度為12m和6m兩種，大壩軸線長度373m；保證大壩均衡上升、嚴(yán)格控制大壩變形是混凝土面板壩施工的關(guān)鍵問題。施工過程中，需從壩基開挖處理、施工程序、施工進(jìn)度安排、壩料開采及壩體填筑碾壓質(zhì)量等方面采取強(qiáng)有力的施工技術(shù)措施，控制壩體變形的量值和時(shí)空分布，以免出現(xiàn)墊層開裂、墊層和面板脫空、面板發(fā)生結(jié)構(gòu)性裂縫等問題。

③土石方平衡調(diào)配規(guī)劃是填筑施工的重點(diǎn)。

本工程土石方填筑總量505萬m3，料源由尖尖山混凝土人工骨料場、徐家槽堆石料場、正西山土料場、溢洪道進(jìn)口段邊坡及泄洪放空洞進(jìn)口段邊坡開挖料（大壩上游堆石蓋重體填筑用料）、四部分組成。料源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕大部分填筑料（413.2萬m3）集中在尖尖山及徐家槽料場，運(yùn)距遠(yuǎn)（運(yùn)距為分別為50km與18km），少量的填筑料為溢洪道與引水洞開挖料。如何提高可利用料獲取率，科學(xué)調(diào)配料源、合理規(guī)劃施工道路，對施工進(jìn)度、施工成本及施工質(zhì)量至關(guān)重要。

2.3 針對大壩施工重點(diǎn)、難點(diǎn)采取的對策

2.3.1 大壩填筑質(zhì)量和施工形象保證措施

①控制好料源質(zhì)量。

根據(jù)不同區(qū)域填壩料的粒徑及級配要求，加強(qiáng)料場管理，對于填筑料分類存放，避免摻混和污染。裝料前，現(xiàn)場施工管理人員向作業(yè)人員技術(shù)交底，裝料司機(jī)熟悉壩體各區(qū)料的質(zhì)量要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)禁不合格的料裝運(yùn)上壩。設(shè)置專職質(zhì)檢員對每車料進(jìn)行合格確認(rèn)后放行上壩，有用料挖裝部位及運(yùn)輸車輛上設(shè)置填筑壩料種類標(biāo)識牌，避免混裝、混運(yùn)。

②合理規(guī)劃壩體填筑。

根據(jù)工程特性、混凝土面板分期及控制性工程進(jìn)度要求，合理安排大壩的填筑高程。從第三年1月壩體開始填筑，第三年9月底壩體全斷面上升至695.0m，壩體填筑平均高峰強(qiáng)度23.8萬m3/月，平均上升高度5.7m。第四年6月底壩體全斷面填筑至壩頂浪墻基礎(chǔ)高程764m，壩體填筑平均高峰強(qiáng)度23.5萬m3/月，平均上升高度7.7m。第四年7～9月為壩體預(yù)留沉降期。第四年10～12月在全年圍堰保護(hù)下施工砼面板，分兩期施工，一期面板施工至724.0m，至第五年2月完成二期面板澆筑。

③確保填筑道路的暢通。

填筑道路分左右岸分別布置，經(jīng)圍堰至基坑道路可滿足大壩710m以下壩體填筑，大壩710m～755m由右岸2#、3#、4#公路完成，大壩755m～壩頂部分填筑借助右岸永久上壩公路及左岸7#公路與交通洞完成。專門設(shè)立管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行路口指揮、協(xié)調(diào)，設(shè)置醒目的交通標(biāo)識牌，根據(jù)路況及車流量及時(shí)調(diào)整上壩線路，合理分流車輛，控制各路口上壩運(yùn)輸強(qiáng)度，均衡道路通行量，避免道路擁塞。采用視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控開采部位、主要交通道路、路口的車流量及車輛運(yùn)行情況，成立專業(yè)道路維護(hù)隊(duì)，加強(qiáng)道路設(shè)施的養(yǎng)護(hù)，確保運(yùn)輸?shù)缆吠〞?，成立專業(yè)機(jī)械應(yīng)急小組，及時(shí)處理路面、壩面設(shè)備故障。

④采用先進(jìn)、高效的機(jī)械設(shè)備，配置充足的施工資源。

設(shè)備配置方面將采用目前國內(nèi)最先進(jìn)的大功率機(jī)械組合，切實(shí)做到從設(shè)備質(zhì)量上和數(shù)量上均滿足施工要求。徐家槽料場開采工程量大，爆破后的石渣料由T320推土機(jī)集料，2～3m3挖掘機(jī)裝15～20t自卸汽車運(yùn)輸上壩。尖尖山料場對該料場實(shí)行集中開采，將開采的毛料用T320推土機(jī)集料，1.6m3挖掘機(jī)裝15t自卸汽車運(yùn)輸至樞紐附近的暫存堆場堆放。攤鋪設(shè)備以T320HP與T220HP推土機(jī)為主，碾壓設(shè)備選用25t和18t振動平碾。

⑤在大壩碾壓質(zhì)量控制方面，引進(jìn)“BIM碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析系統(tǒng)”利用我國自行研發(fā)的北斗全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過高精度差分定位技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對碾壓填筑施工過程的全方位數(shù)字化監(jiān)控、動態(tài)分析與評價(jià)。從而為控制施工過程質(zhì)量、提升工作效率、保障施工安全提供了科學(xué)有效的手段。

2.3.2 應(yīng)對混凝土面板堆石壩沉降、面板裂縫的措施

①高度重視壩內(nèi)邊坡整形施工質(zhì)量和兩岸壩肩部位的填筑質(zhì)量。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，通過局部挖除、回填混凝土等措施進(jìn)行壩內(nèi)邊坡整形，特別是趾板基準(zhǔn)線下游0.5倍壩高至壩軸線的岸坡區(qū)，基巖岸坡嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡比進(jìn)行削坡。確保壩體填筑料級配要求和碾壓質(zhì)量，減少變形梯度。

②對大壩壩體填筑總體齊平上升、預(yù)留足夠沉降期，混凝土面板進(jìn)行澆筑，其面板下堆石體滿足3個(gè)月沉降期要求。

③嚴(yán)格填筑工藝，做好卸料、鋪料、碾壓工作。根據(jù)各料區(qū)層厚，在距填筑面前沿4～6m距離設(shè)置移動式標(biāo)桿，同時(shí)在推土機(jī)上配備激光控制裝置控制填料層厚度與平整度，避免超厚或過薄。由專人進(jìn)行層厚檢查，墊層料及砂礫石料采用水平經(jīng)緯儀進(jìn)行鋪料過程定點(diǎn)測量控制。常規(guī)氣候條件下，采用在堆石料噴水、上壩道路定點(diǎn)加水和壩面補(bǔ)充灑水相結(jié)合的綜合灑水方式，進(jìn)行壩料加水。墊層料、過渡采用15t自卸汽車后退法卸料，18t振動平碾進(jìn)行碾壓。堆石料采用25t自卸汽車進(jìn)占法卸料，T320推土機(jī)鋪料，25t振動碾用進(jìn)退錯距法碾壓，定點(diǎn)測量控制鋪料厚度。

④確保大壩填筑碾壓質(zhì)量，滿足壩體堆石壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。在質(zhì)量控制方面，采用碾壓施工“過程控制”和壩體質(zhì)量檢測“最終參數(shù)控制”相結(jié)合的質(zhì)量控制方法，除常規(guī)的試坑法外，采用大壩碾壓GPS實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、填筑質(zhì)量無損快速檢測的附加質(zhì)量法等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對碾壓遍數(shù)、碾壓軌跡、行車速度、激振力狀態(tài)、壓實(shí)厚度等碾壓參數(shù)的全過程、精細(xì)化、在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，對施工過程進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)警和反饋控制，使施工過程始終處于受控狀態(tài)，以確保壩體填筑碾壓質(zhì)量、提高施工效率。

⑤重視面板混凝土施工，預(yù)防面板混凝土溫度和干縮裂縫。優(yōu)化混凝土配合比，在混凝土中摻加減縮劑、高效減水劑、引氣劑、摻合料和聚丙烯纖維，嚴(yán)格控制混凝土塌落度，減小單位用水量。面板鋼筋架立筋采用特制“三角板凳”支撐，減少面板與下承層之間的約束。合理配置施工機(jī)具，使之相互配套，確?；炷镣庠谫|(zhì)量，滑模施工連續(xù)澆筑，上升速度均衡，減小滑?；瑒訒r(shí)的機(jī)械損傷。搞好混凝土面板的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)工作，做好混凝土表面早期養(yǎng)護(hù)及蓄水前的終生養(yǎng)護(hù)，降低外界因素的破壞。

2.3.3 土石方平衡調(diào)配措施

①在實(shí)施階段將引進(jìn)土石方平衡計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，對壩料調(diào)配進(jìn)行模擬、演算、動態(tài)管理，力求大壩填筑土石方調(diào)配方案經(jīng)濟(jì)可行、合理可靠。并結(jié)合大壩填筑分期分區(qū)規(guī)劃，在充分考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的情況下，盡可能地提高存料場回采料利用率，最大限度地減少有用料的損耗和料場開采量。②制定嚴(yán)格的挖裝、運(yùn)輸、上壩、儲存管理辦法和實(shí)施細(xì)則；并充分向作業(yè)層進(jìn)行技術(shù)交底，使生產(chǎn)人員清楚有用料施工方法及工藝。③將有用料和棄渣分開挖裝及運(yùn)輸，按“先剝離，后開采”的原則施工，在有用料集中的部位，采取中大型挖裝設(shè)備快速施工。④設(shè)置明顯的標(biāo)志牌，標(biāo)定分區(qū)料及流向的回填部位。根據(jù)施工圖紙或監(jiān)理人指示，灌漿選用的水泥品種為：普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，用于回填灌漿的水泥強(qiáng)度等級不低于32.5，用于帷幕灌漿和固結(jié)灌漿的水泥強(qiáng)度等級不低于42.5[2]。

灌漿用水符合JGJ63-89第3.0.4條的規(guī)定，拌漿水的溫度不得高于40℃[2]。

摻合料：在灌漿漿液中如果要摻入砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃等摻合料，各種摻合料質(zhì)量應(yīng)符合SL62-94的規(guī)定，其摻入量通過試驗(yàn)確定，試驗(yàn)成果報(bào)監(jiān)理工程師審批[3]。

外加劑：水泥漿液中可摻入速凝劑、減水劑、穩(wěn)定劑以及監(jiān)理人指示或批準(zhǔn)的其它外加劑，各種外加劑的質(zhì)量符合SL62-94的規(guī)定，其最優(yōu)摻加量通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定，試驗(yàn)成果報(bào)送監(jiān)理人，所有能溶于水的外加劑以水溶液狀態(tài)加入[3]。

3 結(jié)論

本文針對成都市某水庫主壩在施工設(shè)計(jì)過程中所遇到的困難進(jìn)行分析，通過現(xiàn)場實(shí)際勘查及結(jié)合相關(guān)規(guī)范提出一系列的防治控制措施。對類似的水庫主壩建設(shè)設(shè)計(jì)工程具有一定的指導(dǎo)及借鑒意義。

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